Лекция №7

Виды измеряемых величин и их классификация

Измерение – процесс определения количественной характеристики измеряемого объекта с помощью измерительного прибора. Все измерения связаны с определением значений различных физических величин. Величины могут быть измеряемыми и неизмеряемыми.

Все измеряемые величины можно разделить на два основных типа:

1. Величины непрерывного типа — это величины, которые могут принимать любое значение в определенном диапазоне. Например, это может быть длина, масса, время и т.д. В данном случае измерение представляет собой процесс определения значения на основе некоторой шкалы, которая разбита на бесконечное количество промежуточных значений (например, измерение длины на линейке).

2. Величины дискретного типа — это величины, которые могут принимать только определенные значения из некоторого ограниченного набора. Например, это может быть количество целых единиц, возможные значения которых ограничены (например, количество людей в комнате или количество планет в солнечной системе). Для таких величин измерение сводится к подсчету количества объектов или определению их наличия или отсутствия.

Кроме того, измеряемые величины также могут быть классифицированы по своим значениям:

• Абсолютные величины — это величины, значения которых не зависят от других величин и могут быть определены независимо от контекста. Например, это может быть абсолютная температура в градусах Кельвина.

• Относительные величины — это величины, значения которых зависят от других величин и могут быть определены только в отношении к этим другим величинам. Например, это может быть процентное отношение или коэффициент. В данном случае измерение представляет собой определение соотношения между двумя или несколькими величинами.

Таким образом, измерение может относиться к различным видам величин и выполняться с разной целью — от определения точного значения до установления отношений и соотношений между величинами. Измерение — это основной инструмент науки, техники и многих других областей деятельности человека.

Еще термины по предмету «Автоматизация технологических процессов»

Автоматизированная система государственной статистики (АСГС)

межотраслевая многоуровневая автоматизированная система сбора и обработки учетностатистической информации, необходимой для планирования и управления народным хозяйством. АСГС создавалась как одно из важнейших функциональных звеньев Общегосударственной автоматизированной системы сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством (ОГАС), осуществляла интеграцию учётно-статистической информации и взаимодействовала с различными ее звеньями.

Механизация статистических работ

замена ручного труда учебно-статистических работников средствами вычислительной и организационной техники. Механизация позволяет устранить или снизить степень непосредственного участия человека в осуществлении ряда технических операций при обработке статистических данных. При этом возрастают быстрота, точность, надежность и экономичность выполнения статистических работ. Существуют две формы механизации статистических работ: частичная и комплексная.

• Измерения

• Измерение

• Цель измерения

• Фотометрические измерения

• Измерения проекта

• Абсолютные измерения

• Диапазон измерений

• Косвенные измерения

• Метод измерения

• Однократные измерения

• Совместные измерения

• Совокупные измерения

• Средство измерений

• Технические измерения

• Измерение риска

• Абсолютное измерение

• Воспроизводимость измерений

• Интервал измерений

• Косвенное измерение

• Методика измерений

Какие бывают измерения по методам получения результата и в чем их сущность?

По способу получения результата »»>править | править код ] — Прямые измерения — это такие измерения, при которых искомое значение физической величины определяется непосредственно путём сравнения с мерой этой величины. Например, прямым является измерение длины рулеткой или линейкой. Косвенные измерения — измерения, при которых значение величины находится на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям, Например, значение сопротивления находится при помощи двух измерений (последовательных или одновременных) — напряжения и силы тока и расчёта на основании закона Ома, Совместные измерения — одновременные измерения нескольких разнородных величин для нахождения зависимости между ними. Совокупные измерения — это проведение ряда измерений нескольких однородных величин.

Сколько методов измерений?

Под методом измерения понимают совокупность приемов использования принципов и средств измерений. Для прямых измерений можно выделить несколько основных методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой, дифференциальный, нулевой, совпадений и замещения.

Урок 24 Методы измерения

Точность измерений с помощью этого метода бывает ограниченной, но быстрота процесса измерения делает его незаменимым для практического применения. Наиболее многочисленной группой средство измерений, применяемых для измерения этим методом, являются показывающие, в том числе и стрелочные, приборы (манометры, вольтметры, расходомеры и др.).

• Измерение с помощью интегрирующего измерительного прибора-счетчика также является методом непосредственной оценки.
• Этим же методом осуществляют измерения с помощью самопищущих приборов.
• Однако определение какой-либо величины путем планиметрирования площади, ограниченной записанной кривой, уже не является методом непосредственной оценки и относится к косвенным методам.

В случае выполнения особо точных измерений применяют метод сравнения с мерой, в котором измеряемую величину сравнивают с величиной, воспроизводимой мерой. Например, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирям или измерение напряжения постоянного тока на компенсаторе сравнения с ЭДС нормального элемента.

Метод сравнения с мерой, в котором измеряемая величина и величина, воспроизводимая мерой, одновременно воздействует на прибор сравнения, с помощью которого устанавливается соотношение между этими величинами, называется методом противопоставления. Например, взвешивание груза на равноплечих весах, когда измеряемая масса определяется как сумма масс гирь, ее уравновешивающих, и показания по шкале весов.

Этот метод позволяет уменьшить воздействие на результаты измерений влияющих величин, так как они более или менее равномерно искажают сигналы измерительной информации как в цепи преобразования измеряемой величины, так и в цепи преобразования величины, воспроизводимой мерой.

Но осуществлять этот метод возможно только при условии воспроизведения с большой точностью известной величины, значение которой близко к значению измеряемой. Это во многом случаях легче, чем изготовить средство измерений высокой точности. Нулевой метод – метод сравнения с мерой, в котором результирующий эффект воздействия величин на прибор сравнения доводят до нуля.

Сколько всего существует измерений?

В соответствии с теорией относительности, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение, и все четыре измерения органически связаны в единое целое, являясь почти равноправными и в определённых рамках (см.

Литература и документация[править | править код]

Литература

• Кушнир Ф. В. Радиотехнические измерения: Учебник для техникумов связи. — М.: Связь, 1980
• Нефедов В. И., Хахин В. И., Битюков В. К. Метрология и радиоизмерения: Учебник для вузов. — 2006
• Пронкин Н. С. Основы метрологии: Практикум по метрологии и измерениям. — М.: Логос, 2007
• Воронцов Ю. И. Теория и методы макроскопических измерений. — М.: Наука, 1989. — 280 с. — ISBN 5-02-013852-5
• Пытьев Ю. П. Математические методы интерпретации эксперимента. — М.: Высшая школа, 1989. — 351 с. — ISBN 5-06-001155-0

Нормативно-техническая документация

• РМГ 29-2013 ГСИ. Метрология. Основные термины и определения Архивная копия от 15 октября 2018 на Wayback Machine
• ГОСТ 8.207-76 ГСИ. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения

Основы обеспечения единства измерений

Специализация и кооперирование производства в масштабах страны, основанные на принципах взаимозаменяемости, требуют обеспечения и сохранения единства измерений.

Обеспечение единства измерений – деятельность метрологических служб, направленная на достижение и поддержание единства измерений в соответствии с правилами, требованиями и нормами, установленными государственными стандартами и другими нормативно-техническими документами в области метрологии.

В 1993 г. был принят Закон Российской Федерации «Об обеспечении единства измерений», который устанавливает правовые основы обеспечения единства измерений в нашей стране. Он состоит из семи разделов: общие положения; единицы величин, средства и методики выполнения измерений; метрологические службы; государственный метрологический контроль и надзор; калибровка и сертификация средств измерений; ответственность за нарушение закона и финансирование работ по обеспечению единства измерений. В Законе дано следующее определение понятия «единство измерения»:

«Единство измерения – состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах величин и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью».

Обеспечение единства измерений является задачей метрологических служб.

Метрологическая служба – совокупность субъектов, деятельности и видов работ, направленных на обеспечение единства измерений.

Закон определяет, что Государственная метрологическая служба находится в ведении Госстандарта России и включает: государственные научные метрологические центры; органы Государственной метрологической службы регионов страны, а также городов Москва и Санкт-Петербург.

Источник

Определение измерения и его роль в практике

Измерение — это процесс получения численной информации о физическом объекте или явлении с целью определения его характеристик, свойств или параметров. Оно является важным инструментом в науке, технике и практической деятельности.

Основная цель измерения — получить количественные данные, которые можно использовать для анализа, сравнения и принятия решений. Измерения позволяют изучать природу явлений, оценивать качество продукции, контролировать параметры оборудования, определять точное время и многое другое.

В практике измерение играет важную роль. Процесс измерения позволяет нам получать информацию о физических величинах, таких как длина, масса, время, температура и давление, а также других параметрах, которые имеют значение в конкретной ситуации. Например, когда мы измеряем температуру, мы можем узнать, насколько жарко или холодно, или измеряя давление, мы определяем степень сжатия или расширения газа или жидкости.

Измерения также необходимы для проверки работоспособности и качества продукции. Например, в промышленности измерения осуществляются для контроля размеров деталей, проверки соответствия качеству материалов или оценки работы оборудования.

Измерения используются во всех сферах нашей жизни, от современной медицины и научных исследований до повседневных задач, таких как приготовление пищи и покупка товаров в магазине. Имея точные и надежные измерения, мы можем принимать обоснованные решения на основе предоставленных данных.

Роль измерения в практике:

1. Контроль и оценка качества продукции и услуг.
2. Определение технических характеристик объектов.
3. Стандартизация и сравнение.
4. Определение параметров окружающей среды.
5. Отслеживание изменений и динамики процессов.
6. Определение и анализ трендов.
7. Принятие обоснованных решений.

Измерение является важным инструментом в практической деятельности, предоставляя информацию, которая помогает нам понять и оценить окружающий мир, принимать обоснованные решения и улучшать нашу жизнь и работу.

Свойства оценок равноточно измеренных величин, полученных методом псевдонормальной оптимизации коррелатным способом

Известно, что в математических моделях геодезических построений истинные значения параметров сети не известны. Мы располагаем лишь их оценками, полученными на основе результатов измерений, которые сопровождаются неизбежными случайными ошибками наблюдений. В такой ситуации хорошее качество оценок параметров модели, полученных с использованием того или иного метода, является одним из важнейших условий построения «удачной» математической модели геодезической сети. Теория статистического оценивания определяет качество оценок по свойствам несмещенности и эффективности. Напомним, что оценка является несмещенной, если истинное значение параметра можно рассматривать как ее математическое ожидание или, иначе, математическое ожидание ошибки оценки должно быть равно нулю. Оценка рассматривается как эффективная, если она характеризуется наименьшей дисперсией (дисперсия ошибки оценки минимальна) среди всех других аналогичных оценок, полученных различными методами. В статье дано теоретическое обо…

Единицы измерения и их использование

Единицы измерения — это стандартные величины, которые используются для измерения физических величин. Они помогают нам оценить, сравнить и описать различные величины в нашем окружении.

Существует несколько типов единиц измерения. Некоторые из них широко используются в повседневной жизни, таких как метры (длина), килограммы (масса) и секунды (время).

Единицы измерения также могут быть связаны с определенными областями науки и техники. Например, в физике используется единица измерения кулон (заряд), в химии — моль (количество вещества), в электронике — вольт (напряжение), в механике — ньютон (сила).

Использование правильных единиц измерения важно для точных и согласованных результатов. Например, при измерении длины, использование миллиметров вместо метров может дать более точное значение. Точное измерение может быть необходимо в различных областях, таких как строительство, наука, инженерия и медицина

Точное измерение может быть необходимо в различных областях, таких как строительство, наука, инженерия и медицина.

Для удобства использования единиц измерения существуют префиксы, которые позволяют изменять их значение в диапазоне от крупных до малых. Например, префикс «кило-» умножает значение величины на 1000, а префикс «милли-» делит значение величины на 1000. Это позволяет нам работать с очень малыми или очень большими значениями в более удобной форме.

Примеры единиц измерения

• Длина: метр (м), километр (км), миллиметр (мм)
• Масса: килограмм (кг), грамм (г), миллиграмм (мг)
• Время: секунда (с), минута (мин), час (ч)
• Заряд: кулон (Кл), микрокулон (мкКл)
• Напряжение: вольт (В), киловольт (кВ), милливольт (мВ)
• Сила: ньютон (Н), миллиньютон (мН)

Использование правильных единиц измерения помогает нам обмениваться информацией и результатами измерений с другими людьми. Они являются ключевым элементом точных и согласованных измерений в различных областях науки и техники.

Точность[править | править код]

1. Точность средства измерений — степень совпадения показаний измерительного прибора с истинным значением измеряемой величины. Чем меньше разница, тем больше точность прибора. Точность эталона или меры характеризуется погрешностью или степенью воспроизводимости. Точность измерительного прибора, откалиброванного по эталону, всегда хуже или равна точности эталона.
2. Точность результата измерений — одна из характеристик качества измерения, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Следует отметить, что о повышении качества измерений всегда говорят термином «увеличить точность» — притом, что величина, характеризующая точность, при этом должна уменьшиться.

Погрешность измерения

Оценка отклонения измеренного значения величины от её истинного значения. Погрешность измерения является характеристикой (мерой) точности измерения. Поскольку выяснить с абсолютной точностью истинное значение любой величины невозможно, то невозможно и указать величину отклонения измеренного значения от истинного. (Это отклонение принято называть ошибкой измерения. В ряде источников, например, в Большой советской энциклопедии, термины ошибка измерения и погрешность измерения используются как синонимы, но согласно РМГ 29-99 термин ошибка измерения не рекомендуется применять как менее удачный). Возможно лишь оценить величину этого отклонения, например, при помощи статистических методов. На практике вместо истинного значения используют действительное значение величины х_д, то есть значение физической величины, полученное экспериментальным путём и настолько близкое к истинному значению, что в поставленной измерительной задаче может быть использовано вместо него. Такое значение, обычно, вычисляется как среднестатистическое значение, полученное при статистической обработке результатов серии измерений. Это полученное значение не является точным, а лишь наиболее вероятным. Поэтому в измерениях необходимо указывать, какова их точность. Для этого вместе с полученным результатом указывается погрешность измерений. Например, запись T=2,8±0,1 c. означает, что истинное значение величины T лежит в интервале от 2,7 с. до 2,9 с. с некоторой оговорённой вероятностью (см. доверительный интервал, доверительная вероятность, стандартная ошибка).

Коррелатная версия уравнивания и оценки точности геодезических сетей с равноточно измеренными величинами методом псевдооптимизации

В геодезической практике существует много задач, для решения которых нет необходимости в привязке сети к исходным твердым пунктам, например, при создании геодезического обоснования с целью выноса проекта инженерных сооружений, при наблюдениях за деформациями инженерных сооружений и др. Более того, при уравнивании геодезических сетей (особенно обширных) коэффициенты условных уравнений вычисляются приближенно, что может привести к плохой обусловленности или даже вырожденности системы нормальных уравнений. При вырожденности системы нормальных уравнений задача уравнивания методом наименьших квадратов не имеет решения. А при плохой обусловленности матрицы коэффициентов нормальных уравнений результаты уравнивания по методу наименьших квадратов, вероятно будут иметь большие искажения. Поэтому в статье предлагается новый подход, основанный на методе псевдонормальной оптимизации, который успешно решает выше поставленные задачи в отличие от метода наименьших квадратов.

Виды геодезических измерений

При геодезических работах основной объём информации получают с помощью геодезических измерений, которые классифици­руются следующим образом:

• по назначению;
• по точности;
• по объёму;
• по характеру получаемой информации;
• по инструментальной природе получаемой информации;
• по взаимозависимости результатов измерений.

Классификация по назначению

По своему назначению геодезические измерения бывают:

• угловые;
• линейные;
• нивелирные (измеряются высоты или превышения);
• координатные (измеряются координаты или их приращения);
• гравиметрические (измеряют ускорения силы тяжести).

В связи с этим сформировались следующие технологические процессы топографо-геодезических работ:

• топографическая съёмка
• разбивочные работы
• определение деформаций зданий, сооружений, земной коры
• триангуляция
• трилатерация
• полигонометрия
• спутниковые измерения
• астрономические определения
• гравиметрические работы
• створные измерения

В зависимости от типов используемых средств геодезические измерения делят на три группы:

• высокоточные
• точные (средней точности)
• технические (малой точности)

Процесс измерения в геодезии осуществляется при наличии пяти составляющих (факторов):

1. объект — что измеряется
2. субъект — кто измеряет
3. средство — чем измеряется
4. метод — как измеряется
5. внешняя среда — в каких условиях и где измеряется.

Конкретное содержание и состояние факторов геодезического измерения определяются условиями, которые могут быть классифицированы по следующим признакам:

По физическому исполнению:

• прямые измерения, в которых значение измеряемой величины получают непосредственным сравнением с однородной физической величиной (эталоном). Примером прямого измерения служит измерение длины линии рулеткой или мерной лентой;
• косвенные измерения, в которых значение определяемой величины получают из вычислений, в которых в качестве исходных используют результаты измерений величин, связанных с определяемой. Например: измерение длины линии светодальномером. В этом случае измеряется непосредственно время прохождения светового сигнала от дальномера до отражателя и обратно, а затем вычисляется длина линии.

По количеству:

• необходимые измерения дают только по одному значению каждой измеряемой величины
• дополнительные или избыточные измерения производятся для получения нескольких значений измеряемой величины в целях контроля, исключения грубых погрешностей или повышения качества результатов измерений

По точности:

• равноточные, которые выполняются в одинаковых условиях, т. е. объекты одного и того же рода измеряют исполнители одинаковой квалификации, приборами одного класса, по единой методике, в достаточно схожих по характеру условиях внешней среды
• неравноточными считаются измерения, выполняемые в случаях, когда по крайней мере одна из составляющих процесса измерения существенно отличается от аналогичной составляющей других измерений

По физической природе носителей информации:

• визуальная фиксация результатов измерения, когда передача информации в системе «прибор — цель» осуществляется с участием наблюдателя (оператора);
• невизуальные измерения в основе своей полностью или частично исключают участие наблюдателя. В этом случае используют средства радиоэлектроники, микропроцессорной техники и др.

По взаимозависимоcти:

• независимые
• зависимые
• коррелированные

При составлении данной статьи использовались материалы из книг «Геодезия в маркшейдерском деле» (автор Чекалин С.И.), «Геодезия» (автор Юнусов А.Г.).

Источник

Геодезические измерения

Геодезия и маркшейдерия относятся к таким областям техники, где измерения являются необходимым элементом производственной деятельности. И не только необходимым, но таким массовым в своем исполнении, что и вообразить себе невозможно. Достаточно сказать, например, что для съёмки местности площадью всего в 1 га в масштабе 1:500 (для сравнительно средней сложности местности) понадобится около 200 точек, для каждой из которых определяются три координаты: две плановые (х, у) и высота (Н).

Измерения в геодезии являются количественной и качественной основой для изучения Земли, отдельных ее фрагментов, для получения исходной информации при решении всех инженерно-геодезических задач и выполнения топографических работ. Любое измерение выражается количественной характеристикой (величиной угла, длиной линии, превышением, площадью участка местности и т.п.) и имеет качественную сторону, которая характеризует точность полученного результата.

Величины, которые получают в процессе производства геодезических работ, можно классифицировать на измеренные и вычисленные. В первом случае величину получают обычно непосредственно, путем сравнения её с единицей средства измерения, или косвенно, как функцию двух или нескольких непосредственно измеренных величин. Например, площадь прямоугольника может быть получена как произведение его сторон, измеренных непосредственно.